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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Caratteristiche di progettazione delle apparecchiature VHF. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Nodi di apparecchiature radioamatoriali Le apparecchiature a onde ultracorte, rispetto alle apparecchiature progettate per funzionare a lunghezze d'onda maggiori, hanno le proprie caratteristiche che il progettista deve tenere in considerazione. Queste caratteristiche sono determinate dal fatto che a frequenze alte e soprattutto ultraalte, le perdite di energia nelle lampade, nei circuiti oscillatori e nei vari tipi di dielettrici aumentano notevolmente. Lampade ordinarie che funzionano bene alle frequenze basse e non particolarmente alte (fino a 30 MHz), funzionano male alle alte frequenze o addirittura non funzionano affatto. Tali dielettrici come paraffina, textolite, carbolite, getinaks, cartone, gomma causano perdite così grandi nei circuiti che il loro uso in apparecchiature a onde ultracorte dovrebbe essere considerato completamente inaccettabile. Per questo e per una serie di altri motivi (che verranno discussi di seguito), un'onda ultracorta per principianti non dovrebbe mai testare l'uno o l'altro progetto, ricorrendo ai cosiddetti montaggi "volanti", che l'amatore spesso chiama prova. Di norma, quasi tutte le apparecchiature a onde ultra corte assemblate secondo uno schema molto buono, ma frettolosamente, sciatta, con una disposizione disordinata delle parti, con fili di montaggio lunghi e aggrovigliati con isolamento di scarsa qualità, utilizzando dielettrici di bassa qualità, dà sempre risultati insoddisfacenti o non funziona affatto. Ecco perché, prima di procedere con la realizzazione del progetto previsto, si consiglia di familiarizzare con le seguenti note e suggerimenti, che possono essere molto utili per il dilettante. Nei circuiti oscillatori delle apparecchiature a onde ultracorte, si ha a che fare con bobine di induttanza molto bassa e condensatori di capacità insignificante. Maggiore è la frequenza per la quale vengono calcolati i ricevitori o trasmettitori, più piccole sono le induttanze e le capacità di lavoro. Così. a frequenze di 40, 144 e, ancor più, 420 MHz, questi valori risultano confrontabili con le capacità interelettrodiche delle lampade, l'induttanza dei conduttori, le capacità parassite dell'impianto, e l'induttanza di i fili di collegamento. Pertanto, è sempre necessario sforzarsi di garantire che la capacità di montaggio dei circuiti ad alta frequenza sia minima e che i cavi di collegamento siano diritti e il più corti possibile. Alle frequenze di cui sopra, un conduttore lungo 5-10 cm ha un'induttanza dello stesso ordine dell'induttanza della bobina d'anello. E se questo conduttore è piegato, cioè ha la forma di un mezzo giro, la sua induttanza sarà ancora maggiore. Mancato rispetto delle regole di installazione dei cavi a onde ultracorte. in primo luogo, a un forte cambiamento nella frequenza delle oscillazioni naturali, alla sua deviazione da quella calcolata, e in secondo luogo, a un deterioramento del fattore di qualità, del circuito, e ad un aumento dell'attenuazione in esso. Da questo punto di vista, la disposizione razionale delle lampade e delle parti ad alta frequenza sul telaio è di importanza decisiva per il buon rendimento delle apparecchiature ad onde ultracorte. Quando si sceglie un posto dove posizionare parti e lampade e la loro posizione relativa, è necessario essere guidati dalle seguenti regole: a) Le bobine ad anello devono essere posizionate vicino alle lampade a cui appartengono. b) Le lampade degli stadi di amplificazione delle oscillazioni ad alta frequenza, l'oscillatore locale e il mixer devono essere posizionati vicino al blocco dei condensatori variabili. c) Posizionare le lampade degli stadi di amplificazione delle oscillazioni della frequenza intermedia accanto ai trasformatori di frequenza intermedia. Anche il progettista di apparecchiature a onde ultracorte dovrebbe tenere a mente. che all'aumentare della frequenza operativa, il guadagno delle lampade convenzionali non speciali diminuisce rapidamente, avvicinandosi all'unità già a frequenze dell'ordine di 80 MHz. In questo caso, migliorando la qualità dei circuiti oscillatori, l'uso di argento e ceramiche di alta qualità non danno alcun risultato positivo. Per questo motivo, il progettista dovrebbe sempre sforzarsi di utilizzare lampade speciali, senza base, con piccole capacità interelettrodiche e progettate per funzionare nella gamma VHF. Queste lampade includono tutte le lampade del tipo "ghianda", le lampade 6N15P, 6S1P, 6S2P, 6NZP, 6Zh1P, 6ZhZP, 6Zh4P, GU-32. GU-29 e altri. Ma anche le lampade speciali hanno un'impedenza di ingresso ridotta alle frequenze ultra alte. Il motivo principale della diminuzione della resistenza di ingresso della lampada, a seconda dell'aumento della frequenza operativa, è l'inerzia degli elettroni. L'inerzia del flusso di elettroni fa apparire la corrente di griglia. il che significa l'aspetto del componente attivo della conducibilità in ingresso. (Allo stesso tempo, la corrente di griglia aumenta il rumore di fondo.) L'induttanza dei cavi della lampada riduce anche l'impedenza di ingresso della lampada. Come risultato del fatto che l'induttanza della bobina alle alte frequenze è piccola e le perdite nella lampada sono grandi, la resistenza di risonanza del circuito è piccola (1500 ohm o meno). Detto questo, per i generatori VHF è necessario utilizzare circuiti con un fattore di qualità elevato. Per ridurre le perdite nel circuito, si dovrebbe sempre evitare l'uso di un numero elevato di dielettrici. I dielettrici devono essere utilizzati solo di alta qualità, progettati per il funzionamento ad alte frequenze. Getinaks, carbolite, textolite a frequenze superiori a 30 MHz non devono essere utilizzati a causa di perdite eccessive in essi. La migliore bobina per circuiti oscillatori è una bobina, che è un telaio in ceramica ad alta frequenza, lungo la scanalatura elicoidale di cui è depositato uno strato di argento. Tale bobina ha basse perdite, è durevole e fornisce un valore di induttanza quasi costante su un ampio intervallo di temperature. L'uso di tali bobine in trasmettitori autoeccitati garantisce una sufficiente stabilità di frequenza. L'irrilevante deriva in frequenza durante il riscaldamento, causata da una variazione delle dimensioni geometriche dei conduttori di collegamento, può essere facilmente compensata utilizzando condensatori con coefficiente di temperatura negativo nei circuiti. In condizioni amatoriali, tali bobine sono praticamente impossibili da produrre. Tuttavia, una bobina con maggiore stabilità, necessaria principalmente per l'oscillatore principale, può essere avvolta da filo di rame (preferibilmente argentato), preriscaldato a una temperatura di 100-120 ° C, posandolo con una certa tensione nelle scanalature di la cornice in ceramica. È chiaro che bobine più semplici e frameless possono essere utilizzate in duplicatori e stadi di uscita in cui non si verifica alcuna generazione di frequenza. Tuttavia, in tutti i casi, è necessario sforzarsi di garantire che i contorni siano meccanicamente resistenti. Molto spesso i radioamatori, volendo aumentare il fattore di qualità del circuito, realizzano bobine di un diametro inutilmente grande, che nei generatori porta a grandi perdite di radiazione. Si consigliano bobine con un diametro di 15-20 mm, nella fase di uscita - 30-35 mm. Le bobine devono essere posizionate lontano da masse metalliche per evitare perdite di correnti parassite. La distanza minima della bobina da grandi superfici metalliche deve essere almeno pari al diametro della bobina. A frequenze di 400-450 MHz e superiori, è conveniente utilizzare circuiti oscillatori realizzati sotto forma di linee cortocircuitate a quarto d'onda. Se il fattore di qualità dei circuiti ordinari è di diverse decine di unità, il fattore di qualità della linea del circuito può essere aumentato a diverse migliaia. Nelle strutture di trasmissione descritte in questa raccolta, progettate per operare nel range 420-425 MHz, al posto delle tradizionali bobine vengono utilizzate linee costituite da tubi di rame argentato. Il progettista dovrebbe prestare particolare attenzione alla qualità dei condensatori variabili, all'affidabilità del contatto di sfregamento al suo interno. Quando possibile, il rotore del condensatore deve essere "a terra", cioè collegato al telaio, per evitare che la mano dell'operatore influisca sull'impostazione del circuito. Nei trasmettitori, è meglio costruire un eccitatore secondo un circuito con comunicazione elettronica. Ciò facilita il fissaggio del condensatore ed elimina l'influenza delle mani sulla frequenza delle oscillazioni generate. Tipicamente, il circuito anodico di un tale eccitatore è sintonizzato sulla seconda armonica e quindi, utilizzando una lampada, la frequenza viene raddoppiata. L'abbassamento della frequenza dell'oscillatore principale ne aumenta la stabilità. Il vantaggio di questo schema è che il generatore con due lampade avrà parametri non peggiori di un generatore a tre lampade. Quando si costruisce un trasmettitore, il progettista deve tenere conto del fatto che ogni circuito oscillatorio in un trasmettitore multistadio deve avere un elemento di sintonizzazione (manopola del condensatore variabile). La costante sintonizzazione dei circuiti anodici del duplicatore e dello stadio di uscita alla frequenza media della gamma porta ad una significativa diminuzione della potenza vibrazionale trasferita all'antenna quando il trasmettitore è sintonizzato su frequenze diverse da quella media. Durante l'installazione dei generatori, le lampade degli stadi successivi non devono mai essere rimosse; le lampade devono essere lasciate nelle prese e, affinché non si guastino, è necessario rimuovere la tensione anodica da esse. Se il progettista, durante la regolazione del funzionamento dell'oscillatore principale e l'impostazione della gamma desiderata di frequenze generate, rimuove la lampada del duplicatore e quindi, dopo aver completato l'accordatura del duplicatore, la rimette al suo posto, quindi a causa dell'accoppiamento capacitivo tra questi stadi, l'oscillatore principale sarà così desintonizzato che nel circuito del duplicatore non possono essere riscontrate fluttuazioni. Per lo stesso motivo, non puoi. ad esempio, per selezionare l'una o l'altra armonica nel circuito anodico del duplicatore quando il condensatore di accoppiamento è spento. Durante la progettazione di ricevitori VHF, tutti gli sforzi del progettista dovrebbero essere diretti all'ottenimento della massima sensibilità, possibile solo se vengono utilizzati amplificatori ad alta frequenza con un livello minimo di rumore intrinseco. È meglio utilizzare triodi per questo scopo, che sono accesi ma nello schema "catodo con messa a terra - griglie con messa a terra". Come già accennato, alle onde ultracorte, le resistenze di ingresso e di uscita delle lampade sono notevolmente ridotte. Pertanto, le perdite di energia vibrazionale nella lampada stessa superano di gran lunga le perdite nel circuito; inoltre, la lampada devia nettamente il circuito, riducendone il fattore di qualità. Per indebolire l'effetto di derivazione della lampada, non l'intero circuito, ma solo una parte di esso, deve essere collegato alla griglia della lampada. Per gli stessi scopi, il collegamento del circuito dell'amplificatore con la griglia della lampada successiva deve essere realizzato con autotrasformatore. Ciò riduce l'attenuazione introdotta dalla lampada nel circuito e consente di ottenere il massimo guadagno di fase. I condensatori ad alta capacità non possono essere utilizzati nei circuiti di disaccoppiamento e nei circuiti catodici dei ricevitori VHF, poiché hanno un'induttanza notevole, il cui valore alle alte frequenze non può più essere trascurato, Se, tuttavia, nel circuito vengono utilizzati condensatori ad alta capacità, ad esempio quelli elettrolitici, che, come sapete, hanno un'induttanza evidente, in questo caso è necessario collegare un condensatore di mica di piccola capacità con bassa induttanza in parallelo con un tale condensatore. Pertanto, sia le frequenze ultra alte che quelle più basse verranno filtrate contemporaneamente. È chiaro che lunghi fili di collegamento e un filo di terra comune nei percorsi ad alta frequenza creano induttanze e capacità parassite evidenti. Pertanto, è necessario utilizzare conduttori di collegamento diritti e corti e senza alcun isolamento, poiché il dielettrico causerà ulteriori perdite di energia. Ogni punto del circuito deve essere collegato a terra con un filo separato e tutti i conduttori di terra relativi alla stessa lampada e alla stessa cascata devono essere collegati allo chassis in un punto. Strutturalmente, una stazione amatoriale può essere progettata in diversi modi. Indubbi vantaggi hanno un design a blocchi, in cui il modulatore e il generatore sono realizzati sotto forma di blocchi indipendenti racchiusi in un telaio di trasmettitore comune. Il design a blocchi facilita la regolazione, la riparazione e la sostituzione in caso di guasto. Per molte ragioni, il ricevitore dovrebbe essere realizzato separatamente, senza collegarlo rigidamente al trasmettitore. Ciò amplia le possibilità di sperimentazione nei casi in cui il ricevitore deve essere rimosso dal trasmettitore. Si consiglia di realizzare il raddrizzatore come un'unità indipendente collegata al trasmettitore tramite un tubo di alimentazione. È utile duplicare l'uscita del raddrizzatore, realizzata sotto forma di chip, con una presa con morsetti. L'uso di morsetti doppi è molto conveniente quando si collega al raddrizzatore qualsiasi altro design che richieda alimentazione e abbia chip o connettori di tipo diverso da quelli utilizzati per collegare il raddrizzatore a questo trasmettitore. Questa breve introduzione non affronta altre questioni di interesse per il radioamatore a onde ultracorte. Tuttavia, troverà risposte a molti di loro direttamente nelle descrizioni delle singole strutture. Letteratura:
Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru
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